DE2743009A1

DE2743009A1 - Verfahren und vorrichtung zur radioaktivitaetsueberwachung

Info

Publication number: DE2743009A1
Application number: DE19772743009
Authority: DE
Inventors: Gerald Truscott Warner
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1976-09-24
Filing date: 1977-09-23
Publication date: 1978-04-06
Also published as: JPS627986B2; SE425524B; DE2743009C2; FR2365811A1; FR2365811B1; US4298796A; SE7710677L; JPS5342791A; GB1586966A

Description

Liedl, Nülh, Zeltler 27Λ3009

000 München 22 Steinsdorfstraße 21 - 22 Telefon 089 / 229441

A 8477

GERALD TRUSCX)TT WARNER Staverton, Pullen's Field, Headington, Oxford, ENGLAND

und

COUN GERALD POTTER Ivy Cottage, Lower End, Leafield, Oxfordshire, ENGLAND

Verfahren und Vorrichtung zur Radioaktivitätsüberwachung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Radioaktivitätsüberwachung einer Vielzahl einzelner Flächen eines radioaktiven Materials auf der Oberseite einer Trägerschicht unter Verwendung eines Photodetektors sowie einer Abtastvorrichtung.

Kä/G 8098U/0657

Viele Experimente befassen sich mit der Einlagerung radioaktiver Chemikalien in ein durch Säure ausfällbares Material, z.B. die Einlagerung von radioaktivem Thymidin in das DNA (Desoxyribonucleinsäure) re) von Lymphocyten. Viele andere Experimente betreffen die Analyse mehrerer hundert verschiedener Testkombinationen, wobei jede vierfach durchgeführt wird.

Wegen der erforderlichen Zeitdauer, um jede der Zellkulturen getrennt ' nach der Inkubation auszufällen, und der Veränderlichkeit, die durch Ausführung mehrerer Arbeitsvorgänge bei jeder Kultur herrührt, ist es zweckmäßig, eine Vorrichtung zu benutzen, die die gleichzeitige Ausfällung vieler Proben mit einem Minimum an Probenhandhabung erlaubt. Ein Beispiel einer derartigen Apparatur ist eine unter dem Handelsnamen "Titertek" bekannte Zellensammelvorrichtung (cell harvester). In dieser zum gleichzeitigen Sammeln von 12 Mikrokulturen ausgelegten Vorrichtung sind 12 Röhrchenpaare jeweils mit einer von 12 in einer Reihe liegenden Vertiefungen ausgerichtet, die in einer insgesamt 96 Vertiefungen aufweisenden M ikrotitrat ions platte vorgesehen sind. Die Mikrokulturen werden automatisch auf eine Filtermatte aus Glasfasern in Form einer regelmäßigen 8 χ 12-Matrixanordnung ausgefällt, die nach der Aufnahme von 96 Mikrokulturen aus kleinen regelmäßig gebildeten Niederschlagsflächen von jeweils etwa 1 cm Durchmesser besteht. Falls die Mikrokulturen mit Betastrahlen emittierenden Isotopen markiert sind, werden somit die markierten Zellen von den nicht eingelagerten Isotopen getrennt. Die Niederschlagsflächen nehmen eine charakteristische Fläche von 25x8 cm ein.

Bekannt ist die im folgenden beschriebene, für einzelne Niederschlags flächen geeignete Radioaktivitätsüberwachung. Jede der 96 Niederschlagsflächen wird zuerst z.B. durch Herausstanzen aus der Filter-

8477 8098U/0657

matte entnommen. Jeder Bereich der Filtermatte, der eine jeweilige Niederschlagsfläche enthält, wird dann zusammen mit einer Sz int illations flüssigkeit in ein eigenes Glasfläschchen gegeben. Zur Abschätzung der Radioaktivität der Niederschlagsflächen jedes Glasfläschchens wird ein Szintillationszähler benutzt. Solch ein Vorgang ist außerordentlich zeitaufwendig, insbesondere dann, wenn eine große Probenanzahl vorliegt. Außerdem ist es wichtig, daß man weiß, von welcher Stelle auf der Matte die jeweilige Niederschlagsfläche entnommen und welcher Ampulle sie dann zugeordnet wurde. Fehler bei der korrekten Kennzeichnung der Ampullen bzw. Glasfläschchen können zur Verwechslung der Proben führen.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren bzw. eine Vorrichtung vorzuschlagen, mit denen es möglich ist, eine Abschätzung der Radioaktivität ohne zeitraubendes Herausstanzen der Niederschlagsflächen aus der Filtermatte vorzunehmen und somit ein Minimum an Probenhandhabung zu erreichen.

Die Merkmale der zur Lösung dieser Aufgabe geschaffenen Erfindung ergeben sich bei dem Verfahren aus Anspruch 1 sowie bei einer Vorrichtung aus Anspruch 8. Vorteilhafte Ausgestaltungen hiervon sind in weiteren Ansprüchen aufgeführt.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine in einem Ausführungsbeispiel der Erfindung be

nutzte Vorrichtung in perspektivischer Sicht und

₈₄₇₇ 8098U/0657

Fig. 2 eine in einem anderen Ausführungsbeispiel der Er

findung benutzte Vorrichtung in Seitenansicht.

Die Vorrichtung gemäß Fig. 1 besteht aus einem Support bzw. einer Auflage in Form eines Behälters 1 und einem Photodetektor 2. Der Behälter 1 ist so ausgebildet, daß er eine Trägerschicht in Form einer Filtermatte 10 (angedeutet in den Figuren durch gestrichelte Linien), bestehend aus Papier, Glasfiber oder einem Gel, auf einer Oberfläche aufnehmen kann, auf der einzelne Flächen 5 eines radioaktiven Materials, z.B. betamarkierte Zellkulturen, während eines Filterprozesses ausgefällt wurden. Die Trägerschicht kann auch ein Stoff sein, auf dem ein fortlaufendes Band eines Materials mit unterschiedlichem radioaktivem Gehalt durch Chromatographie oder Elektrophorese gebildet wurde. Der Behälter 1 ist weiterhin so ausgestaltet, daß er einen Szintillator 11 in flüssiger, fester oder Gelform aufnehmen kann und in dem Szintillationen durch die von dem radioaktiven Material ausgesandte Radioaktivität induziert werden können. Der Behälter 1 kann aus Kunststoff oder Glas bestehen und sollte gegenüber dem Szintillator 11 resistent und gegenüber den Szintillationen transparent sein. Der Behälter 1 sollte so ausgelegt sein, daß er der vollen Länge und Breite der Filtermatte 10 angepaßt ist und eine Tiefe von z.B. 0,05 bis 5 cm aufweist.

Der Photodetektor 2 besteht aus einer Photoelektronenvervielfacherröhre 3 und einem Lichtkanal 4 zur Führung des Sz int illations lichtes von dem Behälter 1 zu der Photoelektronenvervielfacherröhre 3. Die Vorrichtung weist weiterhin eine Abtastvorrichtung in Form einer Zahnstangenanordnung 16, um den Behälter in Richtung des Doppelpfeils 6 zu verschieben, sowie eine Zahnstangenanordnung 17 auf, um den Behälter in Richtung des Doppelpfeils 7 zu verschieben.

8477 8098U/0657

Bei Gebrauch der Vorrichtung wird eine Filtermatte 10, die z.B. 96 kleine, regelmäßig verteilte Flächen eines radioaktiven Materials in einer 8 χ 12-Matrixanordnung aufweist, direkt in den Behälter 1 eingesetzt und ein flüssiger Szintillator 11 hinzugefügt. Der Behälter 1 wird dann in eine solche Lage in bezug auf den Photodetektor 2 gebracht, daß eine Fläche eines radioaktiven Materials an einer der vier Ecken der Matrixanordnung unmittelbar unterhalb dem Lichtkanal 4 zu liegen kommt. Der Anteil der Lichtausstrahlung des Szintillators 11, der durch die von dieser Fläche ausgestrahlten Radioaktivität aktiviert wird, wird über ein begrenztes Zeitintervall mit Hilfe des Photodetektors 2 gemessen. Dadurch wird ein der Radioaktivität dieser Fläche proportionales Ausgangssignal erzeugt. Der Behälter 1 wird dann mit Hilfe der Zahnstangenanordnung 16 und 17 verschoben, bis eine angrenzende Fläche eines radioaktiven Materials direkt unter dem Lichtkanal 4 zu liegen kommt. Ein durch diese Fläche aktivierter Lichtemissionsanteil wird dann über ein weiteres begrenztes Zeitintervall gemessen und ein weiteres Ausgangssignal erzeugt. Weiterhin findet ein schrittweises Verschieben des Behälters 1 und Zählen der durch eine jeweilige radioaktive Fläche aktivierten Lichtemission statt, bis die von jeder der 96 Flächen abgestrahlte Radioaktivität überwacht wurde. Somit gibt der Photodetektor 2 nacheinander 96 Aus gangs signale ab, wobei jedes Ausgangssignal proportional zum Radioaktivitätsgehalt jeweils einer der 96 Flächen radioaktiven Materials ist. Die Flächen radioaktiven Materials werden dazu in irgendeiner Folge abgetastet. Zum Beispiel können die Flächen in Reihen abgetastet werden, wobei nebeneinanderliegende Reihen in entgegengesetzter Richtung abgetastet werden. Jedoch hängt die speziell gewählte Folge der Abtastung von der Verteilung der mit radioaktivem Material versehenen Flächen ab.

8477 8098U/06S7

Bei der Vorrichtung gemäß Fig. 2 weist der Photodetektor 2 zwei Photoelektronenvervielfacherröhren 3 auf, wobei eine auf jeder Seite des die Filtermatte 10 aufnehmenden Behälters 1 angeordnet ist. Diese Vorrichtung arbeitet in der gleichen Weise wie die in Fig. 1 gezeigte Vorrichtung, wenngleich die Maßnahme, zwei Photoelektronenröhren zu benutzen, eine (Jbereiastimmungsfeststellung ermöglicht.

Sowohl im Falle der Fig. 1 als auch der Fig. 2 sollte entweder die Eingangsfläche jeder Photoelektronenvervielfacherröhre 3 oder die Eingangsfläche des Lichtkanals 4 einer einzelnen Fläche des radioaktiven Materials auf der Matte 10 entsprechen.

Es ist ebeaso möglich, den Photodetektor 3 mit einer Multidetektoranordnung zu versehen, die es gestattet, zwei oder mehrere Flächen radioaktiven Materials gleichzeitig zu überwachen. Weiterhin kann die Abtasteinrichtung eine Anordnung aufweisen, die es ermöglicht, dem Photodetektor 2 in Richtung des in gestrichelten Linien dargestellten Doppelpfeils 8 und 9 gemäß Fig. 1 zu verschieben, wohingegen der Behälter 1 festgehalten wird. Die Bewegung des Behälters 1 oder des Photodetektors 2 kann von Hand oder durch ein vorprogrammiertes automatisches System gesteuert werden. Ebenso ist es möglich, anstatt einer mechanischen Abtastung eine auf elektronischem Wege arbeitende Abtastung zu benutzen.

Bei einer alternativen Ausführungsform kann der Behälter 1 selbst aus einem Glas- oder Kunststoffszintillator bestehen, wobei sich dann das Hinzufügen eines Szintillators erübrigt. Eine weitere Möglichkeit besteht darin, die Filtermatte 10 selbst aus einem Szintillator herzustellen, z.B. aus einem Glasfaserszintillator. In einem solchen Falle wäre

8477 8098U/0657

ein Behälter 1 überflüssig. Es kann aber ebenso der Szintillator in den Photodetektor 2 eingebaut werden.

Setzt man voraus, daß die Störpegelzählung auf einem annehmbaren niedrigen Wert bleibt und daß das radioaktive Material hinreichend mit der Filtermatte verbunden ist, so kann der Szintillator 11 nach jedem Überwachungsprozeß wieder verwendet werden, ohne daß die Wirkung des nachfolgenden Überwachungsprozesses beeinträchtigt wird. Man kann somit ein Gefäß vorsehen, um den Szintillator 11 im Kreislauf zu führen.

Der Behälter 1 und der Zählkopf können als integrale Einheit in der Vorrichtung ausgebildet werden, oder aber der Behälter 1 kann getrennt in die Vorrichtung eingesetzt werden, um ihn in die richtige Lage bezüglich des Photodetektors zu bringen. Der Behälter 1 kann entweder unter manueller oder automatischer Steuerung mechanisch in die Lage, in der er überwacht werden soll, hineinbewegt bzw. aus dieser herausbewegt werden.

In dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 kann die Matte 10 innerhalb des Behälters 1 mit ihrer die Flächen 5 radioaktiven Materials enthaltenden Oberfläche entweder zu dem Photodetektor 2 hin- oder davon weggerichtet placiert werden.

Die Eingangsfläche der Photoelektronenvervielfacherröhre 3 oder des Lichtkanals 4 kann kleiner als die Fläche radioaktiven Materials sein, so daß der Detektor wirklich "Proben" dieser Flächen aufnimmt. Weiterhin kann die Eingangsfläche der Photoelektronenvervielfacherröhre oder des Lichtkanals 4 so groß gemacht werden, daß zwei oder mehrere Flächen radioaktiven Materials gleichzeitig überwacht werden können.

8477 8098U/0657

Wird die Vorrichtung benutzt, um einen fortlaufenden, etwa durch Chromatographie oder Elektrophorese hergestellten Streifen von betaemittierendem Material zu überwachen, so kann man die Abtastvorrichtung so ausführen, daß eine schrittweise Relatiwerschiebung zwischen der Trägerschicht und dem Photodetektor möglich ist, so daß ausgewählte Flächen von radioaktivem Material, die gleichmäßig entlang des Streifens verteilt sind, jeweils während eines begrenzten Zeitintervalls durch den Photodetektor kontrolliert werden. Falls jedoch der radioaktive Gehalt des Materials genügend hoch ist, kann der Materialstreifen fortlaufend abgetastet werden.

Die Szintillationszählung stellt im Gegensatz zu vielen anderen Zählmethoden ein weitaus genaueres Verfahren zur Radioaktivitätsüberwachung dar.

8477 8098U/0657

Leerseite

Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zur Radioaktivitätsüberwachung diskreter Flächen eines radioaktiven Materials an dem Oberflächenbereich einer Trägerschicht, wobei die durch das radioaktive Material abgestrahlte Radioaktivität mittels eines Szintillators in eine Lichtemission in oder unmittelbar angrenzend an die Schicht in Nähe der Oberfläche umgewandelt wird und wobei zur Lichtemissionsmessung wenigstens ein Photodetektor be- ' nutzt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Oberflächenbereich mit Hilfe des Photodetektors bzw. der Photodetektoren (3)in einer Vielzahl diskontinuierlicher Schritte derart abgetastet wird, daß eine Vielzahl von Ausgangssignalen erzeugt wird und jedes dieser Signale wenigstens einem Anteil der durch die jeweiligen diskreten Flächen (5) radioaktiven Materials aktivierten Lichtemissionen entspricht.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennze ich net, daß die Trägerschicht (10) während der Abtastung innerhalb eines Behälters (1) eingebracht wird, welcher ebenso einen flüssigen Szintillator (11) enthält.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dad ur c h gekennzeichnet, daß die Flächen durch eine Vielzahl kleiner regelmäßig geformter Zeilkulturmaterialflächen (5) mit eingelagerten Betastrahlen emittierenden Isotopen gebildet werden.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Trägerschicht als Filtermatte (10) ausgebildet wird.

8477 8 0 9 8 U / 0 6 5 7

5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen 10 und 500, Zellkultur material aufweisende Flächen auf der Trägerschicht gleichmäßig verteilt werden.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch geke nnze ich net, daß 96 Zellkultur materialfläche η in einer regelmäßigen 8 χ 12-Matrixanordnung auf der Trägerschicht verteilt werden.

7. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Flächen radioaktiven Materials ausgewählte Flächen eines fortlaufenden, durch Chromatographie oder Elektrophore gebildeten radioaktiven Streifens sind.

8. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 - 7, gekennzeichnet durch einen Support bzw. eine Auflage (1) zur Aufnahme der Trägerschicht (10), wenigstens einen Photodetektor (2) zur Messung der Lichtemission eines Szintillators (11) in oder in unmittelbarer Nähe der Trägerschicht (10) nahe deren Oberflächenbereich beim Aktivieren des Szintillators durch die von dem radioaktiven Material ausgestrahlte Radioaktivität, und eine Abtasteinrichtung (16, 17) zur Erzeugung einer relativen Bewegung zwischen der Trägerschicht (10) und dem Photodetektor bzw. den Photodetektoren (2) in einer Vielzahl diskontinuierlicher Schritte, um eine Vielzahl von
Ausgangssignalen zu erzeugen, die jeweils wenigstens einem Anteil
der durch die jeweilige diskrete Fläche (5) radioaktiven Materials aktivierten Lichtemission entsprechen.

9. Vorrichtung nach Aaspruch 8, dadurch gekennzeichnet,
daß die Auflage als Behälter (1) zur Aufnahme der Trägerschicht (10)
ausgebildet ist.

8477 8098U/06S7

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter (1) aus einem Glas- oder Kunststoffszintillator besteht.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 - 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Photodetektoranordnung (2) zwei sich gegenüberliegende Photodetektoren (3) aufweist, wobei jeweils einer auf jeder Seite der Auflage (1) angeordnet ist.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 - 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Photodetektoranordnung (2) aus einer Multidetektoranordnung zur gleichzeitigen Überwachung zweier oder mehrerer Flächen (5) eines radioaktiven Materials besteht.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8-12, dadurch gekennzeichnet, daß die Abtasteinrichtung Zahnstangenanordnungen (16, 17) zum Bewegen der Auflage (1) bzw. der Trägerschicht (10) aufweist.

14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 - 13, dad ur c h gekennzeichnet, daß die Abtasteinrichtung eine Verstelleinrichtung zum Bewegen des Photodetektors (2) aufweist.

8477 8098U/0657